Projeto Materiais de Construção II - Maicon e Thayla

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MAICON SANTOS SOUSA (201910853)
THAYLA SANTANA PEREIRA (201910460)
PROJETO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II: PRODUÇÃO E AVALIAÇÃO DA
RESISTÊNCIA DE CORPOS DE PROVA DE CONCRETO
ILHÉUS – BAHIA
2023
MAICON SANTOS SOUSA (201910853)
THAYLA SANTANA PEREIRA (201910460)
PROJETO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II: PRODUÇÃO E AVALIAÇÃO DA
RESISTÊNCIA DE CORPOS DE PROVA DE CONCRETO
Relatório requisitado como parte avaliativa
da disciplina CET - 1039 MATERIAIS DE
CONSTRUÇÃO II – Turma P08
Professor: Ruan Carlos de Araújo Moura
ILHÉUS – BAHIA
2023
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.....................................................................................................................4
2. OBJETIVOS..........................................................................................................................5
3. DOSAGEM DO CONCRETO............................................................................................. 5
4. METODOLOGIA............................................................................................................... 11
4.1. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS................................................................................... 11
4.2. EXECUÇÃO...................................................................................................................... 11
4.2.1 ETAPA DE PRODUÇÃO DO CONCRETO................................................................... 11
4.2.2 ETAPA DE MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA.................................................14
4.2.3 ETAPA DE DESMOLDE DOS CORPOS DE PROVA E CURA...................................17
4.2.3 ETAPA DE REALIZAÇÃO DO ENSAIO DE COMPRESSÃO.................................... 19
5. DISCUSSÃO E RESULTADOS.........................................................................................22
6. CONCLUSÃO..................................................................................................................... 23
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................24
1. INTRODUÇÃO
A produção de concreto representa uma das fases de maior importância na construção
civil, sendo vital que um engenheiro civil disponha de um conhecimento sólido abrangendo
sua elaboração, execução e supervisão.
Esta composição de cimento, água, areia, brita e aditivos é fundamental para assegurar
a qualidade e a resistência do concreto, sendo o equilíbrio das proporções um fator
determinante. Conforme indicado por Neville & Brooks (2010), podemos conceber a
interação entre os componentes do concreto como uma combinação de duas partes distintas: a
pasta de cimento hidratada e os agregados. Assim, as características da mistura são
determinadas pelas propriedades desses componentes e pela interface que existe entre eles.
A ampla aplicação do concreto na construção civil é fortemente associada à sua
notável versatilidade. Em sua fase fresca, o concreto pode ser moldado e compactado,
possibilitando a criação de peças com formas diversas. Posteriormente, ao endurecer, adquire
resistência à compressão adequada, viabilizando o desempenho eficaz dessas peças, como
destacado por Metha e Monteiro (1994).
Quanto à resistência do concreto, de acordo com Rodrigues (1998), ela pode ser
influenciada pela resistência da pasta de cimento, pela qualidade da aderência entre a pasta e
os agregados, bem como pela resistência intrínseca dos próprios agregados.
Partindo deste cenário, e em conformidade com os princípios da engenharia de
qualidade, é imperativo que essas propriedades, tanto no estado fresco quanto no endurecido,
sejam alcançadas de maneira economicamente eficiente. Isso ressalta a importância de
conduzir uma análise aprofundada que possibilite a determinação das proporções ideais para a
mistura de cada material, ou seja, o processo de dosagem.
Diversos métodos de dosagem são rotineiramente empregados no Brasil, entre eles a
ABCP, IPT e UFRGS. No contexto deste estudo, contudo, a dosagem foi pautada pelo método
ABCP. Ainda segundo Rodrigues (1998), a Associação Brasileira de Cimento Portland
(ABCP) desenvolveu seu método de dosagem com base no modelo proposto pelo American
Concrete Institute (ACI).
O foco do presente estudo será a formulação de um traço de concreto pelo método
ABCP. Além disso, serão confeccionados corpos de prova cúbicos, com o respectivo traço
elaborado, e que, posteriormente, serão submetidos ao ensaio de resistência à compressão
axial.
2. OBJETIVOS
Elaborar e conduzir a aplicação de um traço de concreto dosado pelo método ABCP,
em três corpos de prova cúbicos com dimensões de 10cm x 10cm x 10cm, com o propósito de
alcançar uma resistência à compressão de 40 MPa aos 28 dias.
3. DOSAGEM DO CONCRETO
O procedimento adotado pela ABCP envolve principalmente a coleta de dados
relativos aos materiais utilizados, tais como o Módulo de Finura (MF), a Dimensão Máxima
Característica (DMC), e o Peso Específico (γ) de cada material a ser empregado na confecção
do concreto. Estes dados são então utilizados em gráficos e tabelas, que funcionam como
ábacos, para determinar, no final, a proporção final da mistura.
Portanto, a caracterização dos materiais empregados na produção do concreto faz-se
necessária. Os parâmetros físicos desses materiais estão detalhados na Tabela 1 a seguir:
Tabela 1 - Caracterização dos materiais.
Agregado miúdo Agregado graúdo Cimento
MF 2,8 DMC 19 mm TIPO CP II - E - 32
γ 2650 kg/m³ γ 2700 kg/m³ γ 3000 kg/m³
H 0% (seca) Mu 1500 kg/m³
Fonte: Autores
Os dados referentes à tabela 1 foram fornecidos pelos fornecedores dos materiais, com
exceção da umidade da areia, que foi seca em estufa em laboratório até a perda
consideravelmente completa de água e consistência do material.
A classe de agressividade ambiental dada pela NBR 12655/2006, que no caso deste
trabalho definiu-se a classe II, com agressividade moderada e pequeno risco de deterioração
da estrutura, resultou em um concreto de classe C25, Tabela 2.
Tabela 2 - Classe de agressividade.
CONCRETO TIPO CLASSE DE AGRESSIVIDADE
I II III IV
RELAÇÃO
A/C
CA ≤ 0,65 ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,45
CP ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,50 ≤ 0,45
CLASSE DE
CONCRETO
(NBR 8953)
CA ≥ C20 ≥ C25 ≥ C30 ≥ C40
CP ≥ C25 ≥ C30 ≥ C35 ≥ C40
CONSUMO
POR 𝐾𝑔/𝑚3
CA e CP ≥ 260 ≥ 280 ≥ 320 ≥ 360
Fonte: NBR 6118, NBR 12655.
Outra característica definida foi o abatimento do concreto adotado como sendo 90±10
mm, adotado conforme a norma ACI 211-81.
Após a definição dessas características, procedeu-se à análise das condições de
preparo do concreto, levando em consideração o desvio padrão (Sd), conforme estipulado pela
NBR 12655/2006. Neste relatório, adotou-se a condição A, na qual cimento, agregado miúdo,
agregado graúdo e água são medidos em massa, o que leva a um desvio padrão de 4,0 MPa,
conforme apresentado na Tabela 3
Tabela 3 - Condição e preparo do concreto.
CONDIÇÃ
O
DESCRIÇÃO Sd
(MPa)
A (aplicável a todas as classes de concreto): o cimento e os agregados são
medidos em massa, a água de amassamento é medida em massa ou volume
com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados
4,0
B (pode ser aplicada às classes C10 a C20): o cimento é medido em massa, a
água de amassamento é medida em volume mediante dispositivo dosador e
os agregados medidos em massa combinada com volume
5,5
C (pode ser aplicada apenas aos concretos de classe C10 e C15): o cimento é
medido em massa, os agregados são medidos em volume, a água de
amassamento é medida em volume e a sua quantidade é corrigida em
função da estimativa da umidade dos agregados da determinação da
consistência do concreto, conforme disposto na ABNT NBR NM 67 ou
outro método normalizado.
7,0
Fonte: NBR 12655.
Dessa forma, é possível determinar a resistência de dosagem considerando o desvio
padrão por meio da Equação 1
𝑓𝑐𝑗 = 𝑓𝑐𝑘 + 1,65 𝑠𝑑 (01)
Na qual:
fcj:Resistência à compressão em determinado período;
fck: Resistência à compressão projetada.
𝑓𝑐𝑗 (28 dias) = 40 + 1,65 x 4,0 = 46,6 MPa
A partir do valor do fcj (28 dias), é possível determinar a relação a/c por meio do
gráfico da Figura 1.
Figura 1 - Curva de evolução da resistência do cimento.
Fonte: (RODRIGUES (1998), p.18).
Desse modo, a relação A/C encontrada foi de 0,37.
Em posse deste valor, é possível obter o consumo dos materiais.
● O consumo de água é obtido através da Tabela 4 abaixo, cruzando dados da Tabela 1
(DMC) com o valor do abatimento definido.
Tabela 4 - Consumo de água.
CONSUMO DE ÁGUA APROXIMADO 𝐿/𝑚3
ABATIMENTO (mm)
DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA (mm)
9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
40 a 60 220 195 190 185 180
60 a 80 225 200 195 190 185
80 a 100 230 205 200 195 190
Fonte: (RODRIGUES (1998), p.20).
Obtemos, assim, o consumo aproximado de água de 205 (205 ).𝐿/𝑚3 𝐾𝑔/𝑚3
● O consumo de cimento pode ser estimado pela Equação 2.
(02)𝐶𝑐 = 𝐶𝑎
𝑎/𝑐
Na qual:
Ca: Consumo de água;
Cc: Consumo de cimento.
= 554,054𝐶𝑐 = 205
0,37 𝐾𝑔/𝑚3
● Para determinação do consumo de agregado graúdo, é preciso primeiro do teor de
consumo do agregado, que é obtido pela Tabela 5, que cruza valores da Tabela 1
(DMC e MF).
Tabela 5 - Determinação do teor de consumo de agregado graúdo
MF
DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA (mm)
9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745
Fonte: RODRIGUES (1998), p.20 - RESUMIDA
Logo, o consumo de agregado graúdo é calculado pela Equação 3.
Cb = Vb x Mu (03)
Na qual;
Cb: Consumo de brita;
Vb: % do agregado graúdo seco por de concreto;𝑚3
Mu: Massa unitária compactada do agregado graúdo.
Cb = 0,670 x 1500 = 1005 𝐾𝑔/𝑚3
A brita empregada foi a brita 0.
● Para obtenção do consumo de agregado miúdo, primeiro calcula-se o volume de areia
(Vm) pela Equação 4.
(04)𝑉𝑚 = 1 − 𝐶𝑐
γ𝑐 + 𝐶𝑏
γ𝑏 + 𝐶𝑎
γ𝑎( )
= 0,2137𝑉𝑚 = 1 − 554,054
2650 + 1005
2700 + 205
1000( ) 𝑚3
Aplica-se esse valor na Equação 5 para obtenção do consumo de agregado miúdo.
Cm = m x Vm (05)γ
Na qual:
Cm: Consumo de agregado miúdo.
Cm = 2650 x 0,2137 = 566,305 𝐾𝑔/𝑚3
● A apresentação do traço é dado pela seguinte relação:
𝐶𝑐
𝐶𝑐 : 𝐶𝑚
𝐶𝑐 : 𝐶𝑏
𝐶𝑐 : 𝐶𝑎
𝐶𝑐
Portanto, o traço do concreto obtido para 𝑐𝑗 (28 dias) é:
554,054
554,054 : 566,305
554,054 : 1005
554,054 : 205
554,054
Que equivale:
1 : 1,022 : 1,814 : 0,37 (Cc = )554, 054 𝐾𝑔/𝑚3
Com o traço definido, pode-se calcular o consumo em Kg de cada um dos materiais,
considerando a produção do concreto para moldagem dos três corpos de prova cúbicos que,
juntos, ocupam volume de 3000 ou 0,003 . O consumo é apresentado na Tabela 6.𝑐𝑚3 𝑚3
Tabela 6 - Massa dos materiais.
Consumo (Kg)
Cimento Areia Brita Àgua
1,662 1,698 3,015 0,615
Fonte: Autores
Majorando os valores em 20%, pois considera-se possíveis perdas de material no
processo de produção como o material que fica aderido às paredes dos recipientes, tem-se a
Tabela 7 com o consumo corrigido.
Tabela 7 - Massa majorada em 20% dos materiais.
Consumo (Kg)
Cimento Areia Brita Àgua
1,994 2,038 3,618 0,738
Fonte: Autores
4. METODOLOGIA
4.1. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
● 1994 g de cimento;
● 2038 g de areia;
● 3618 g de brita;
● 738 g de água;
● Balde de plástico;
● Colher de pedreiro;
● Balança;
● Soquete de metal;
● Moldes de madeira de 10cm x 10cm x 10cm;
● Óleo mineral;
● Recipiente plástico com água saturada por cal;
● Prensa servo hidráulica.
4.2. EXECUÇÃO
A etapa de produção do concreto ocorreu na data 08/11/2023 no Laboratório de
Materiais de Construção Civil (LMCC).
4.2.1 ETAPA DE PRODUÇÃO DO CONCRETO.
a) Inicialmente, foi determinada, com a balança, a massa dos componentes do traço;
Como pode-se observar na Figura 1 a seguir, utilizou-se para a produção do concreto,
a proporção majorada em 20% dos materiais, sendo respectivamente a) massa da areia, b)
massa de água, c) e d) massa de cimento e e) massa da brita.
A massa de cimento necessitou ser dividida em dois recipientes para ser determinada.
Os valores apresentados na foto, em kg, são com a balança “tarada”.
Figura 1: Determinação da massa dos itens do traço.
Fonte: Autores.
b) O cimento e a areia foram adicionados ao balde e misturados até a homogeneidade
visual. Figura 2;
Figura 2: Mistura da areia e cimento.
Fonte: Autores.
c) Após a etapa anterior, a quantidade total de brita foi adicionada (Figura 3) até a
mistura novamente atingir a homogeneidade, agora entre os três materiais;
Figura 3: Adição da brita.
Fonte: Autores.
d) A água foi adicionada gradativamente (Figura 4) enquanto a pasta de concreto era
misturada com o auxílio da colher de pedreiro.
Figura 4: Adição da água.
Fonte: Autores.
e) A pasta de concreto foi misturada manualmente por cerca de 10 minutos, até atingir a
consistência apresentada na Figura 5. Em tal consistência, verificou-se a coesão da
mistura, na qual não foi possível identificar facilmente os grãos de brita, o que indica
uma boa proporção de argamassa. Além disso, não houve exsudação.
Figura 5: Consistência final da pasta.
Fonte: Autores.
4.2.2 ETAPA DE MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA
f) Concomitante à fase final de mistura do concreto, os moldes de madeira tiveram a
superfície interna lubrificada com óleo mineral (Figura 6) para facilitar o desmolde.
Figura 6: Aplicação do óleo mineral.
Fonte: Autores.
g) Cada um dos moldes foi preenchido com concreto (Figura 7), com este sendo
adicionado em 3 camadas, com aplicação de golpes uniformes com a haste metálica
entre cada uma delas (Figura 8).
Figura 7: Moldagem dos corpos de prova.
Fonte: Autores.
Figura 8: Aplicação de golpes .
Fonte: Autores.
Os golpes foram aplicados em toda a superfície superior da pasta de concreto que
preenchia o molde, tomando sempre cuidado para não aplicar golpes de mais para evitar a
exsudação da água da pasta pela pressão exercida com os golpes.
h) Após o preenchimento dos moldes, sua superfície era rasada com uma espátula (Figura
9) para melhorar sua uniformidade, e acabamento final.
Figura 9: Uniformização da superfície dos corpos de prova.
Fonte: Autores.
i) Após a moldagem dos três corpos de prova, estes foram identificados e reservados no
laboratório para secagem por 24h
.
Figura 10: Moldagem completa.
Fonte: Autores.
4.2.3 ETAPA DE DESMOLDE DOS CORPOS DE PROVA E CURA
No dia 09/11/2023 os corpos de prova foram desmoldados.
j) Com o auxílio de uma chave de fenda e um martelo, os corpos de prova foram
desmoldados (Figuras 11, 12 e 13).
Figura 11: Desmolde dos corpos de prova.
Fonte: Autores.
Figura 11: Um corpo de prova após desmolde.
Fonte: Autores.
Figura 13: Corpos de prova desmoldados.
Fonte: Autores.
k) Um recipiente foi preparado com água saturada com cal (Figura 14), e os corpos de
prova foram colocados na solução para a cura.
Figura 14: Corpos de prova desmoldados.
Fonte: Autores.
O recipiente foi compartilhado com outra equipe.
4.2.3 ETAPA DE REALIZAÇÃO DO ENSAIO DE COMPRESSÃO.
A etapa do ensaio de compressão ocorreu na data 13/11/2023 no Laboratório de
Materiais de Construção Civil (LMCC).
Após a remoção dos corpos de prova da água, estes foram submetidos ao ensaio de
compressão, no equipamento exibido na Figura 15.
Além da compressão, outros aspectos foram avaliados, como forma de rompimento e
integridade interna.
Figura 15: Prensa servo hidráulica.
Fonte: Autores.
Figura 16: Medição dos corpos de prova e realização do ensaio na prensa.
Fonte: Autores.
Figura 17: Corpo de prova durante o ensaio.
Fonte: Autores.
Figura 18: Corpos de prova após rompimento.
Fonte: Autores.
Figura 19: Detalhes do corpo de prova rompido
Fonte: Autores.
Os resultados serão expostos e discutidos no próximo tópico.
5. DISCUSSÃO E RESULTADOS
A Tabela 8 abaixo apresenta os resultados obtidos para o ensaio de compressão.
Tabela 8 - Resultados do ensaio de compressão.
Corpo de
prova
1 2 3 Média Desvio
padrão
Resistênciaà
compressão
(MPa)
29,74 37,64 35,49 34,29 4,084
Fonte: we.
Os resultados indicam que a resistência média dos corpos de prova cúbicos de
concreto ficou abaixo da meta estabelecida de 40 MPa, com uma média de 34,29 MPa. Essa
disparidade entre o valor real e o projetado levanta questões significativas sobre os materiais
utilizados e o processo de produção do concreto.
Deste modo, procurou-se elencar quais as possíveis causas podem ter levado a esse
resultado, embora sem mais estudos, seja precipitado apontar qual (ou quais) delas afetou
significativamente a resistência do concreto produzido. dentre as possíveis causas estão:
● Dosagem inadequada de materiais;
● Cura inadequada;
● Erros grosseiros/ humanos durante o processo de produção;
● Superfície/geometria irregular dos corpos de prova e etc.
Fatores que podem ter influenciado o 1° corpo de prova a ter tido valor de resistência
menor que os outros dois:
● Variações nos materiais: Pequenas variações nos materiais utilizados na mistura do
concreto, como agregados e cimento, podem impactar a resistência final.
● Homogeneidade: A homogeneidade da mistura pode ser comprometida, levando a
variações na resistência. Isso pode ocorrer durante o processo de mistura ou despejo.
● Geometria: A face do primeiro corpo de prova que obteve valor de resistência menor
ficou "mais baixa" que o adequado, possivelmente pelo rasamento que não foi
aplicado corretamente.
A avaliação qualitativa do rompimento do corpos de prova, em que a ruptura foi
homogênea entre a argamassa e agregados graúdos, indica uma boa aderência entre a matriz
de argamassa (cimento, areia, água) e os agregados (brita). Esse tipo de falha, onde tanto a
matriz quanto os agregados se rompem simultaneamente, sugere uma distribuição uniforme
das forças e uma interação coesa entre os componentes do concreto. Essa é uma situação
desejável, pois indica que o concreto está funcionando como um material homogêneo e que a
ligação entre os materiais está ocorrendo de maneira eficiente.
6. CONCLUSÃO
Finalizado o ensaio, e elaboração do relatório, convém enfatizar que, a investigação da
resistência à compressão de corpos de prova cúbicos de concreto destacou a importância
crítica do método de dosagem de concreto na engenharia civil. O aprendizado obtido nesse
ensaio, conduzido na universidade, transcendeu a teoria, proporcionando uma compreensão
prática das complexidades da produção de concreto e ressaltando a necessidade de rigor na
garantia de qualidade. A integração entre teoria e prática não apenas contribuiu para
melhorias nos processos de produção, mas também enriqueceu a formação acadêmica,
preparando futuros engenheiros para desafios do mundo real na construção de estruturas
seguras e duráveis.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ACI 211.1-81: Standard practice for selecting proportions for normal, heavyweight and
mass concrete: ACI manual of concrete practice. Detroit, Michigan, 1985. (Revised 1988).
Part 1: materials and general properties of concrete.
ABNT. NBR 12655: Concreto de cimento Portland - Preparo, controle, recebimento e
aceitação - Procedimento. Rio de Janeiro, 2015
METHA & MONTEIRO, Concreto – Estruturas Propriedades e Materiais, São Paulo,
1994
NEVILLE, A., & BROOKS, J. Tecnologia do Concreto. 2. ed. São Paulo: Bookman, 2010.
RODRIGUES, P. P. F. Parâmetros de Dosagem do Concreto. ET – 67. São Paulo: ABCP,
1998.